Der globale Wasserhaushalt und Niederschlagsereignisse

1. Der globale Wasserhaushalt und Niederschlagsereignisse Eine Präsentation von Thorben Riehm und Oliver Traut

2. Der globale Wasserhaushalt • Erscheinungsformen des Wassers • Verteilung und Verfügbarkeit • Verweildauer • Der Wasserkreislauf • Bilanzierung des Wasserkreislaufes • Die Wasserhaushaltsgleichung • Niederschlag und Verdunstung

3. Erscheinungsformen des Wassers • Wasser liegt in den drei bekannten Zuständen vor: • Fest • In Form von Polareis, Meereis und Gletschereis • Flüssig • In Form von Süß- und Salzwasser • Gasförmig • In Form von Wasserdampf

4. Verteilung und Verfügbarkeit I • 71% der Erdoberfläche von Wasser bedeckt • Insgesamt gibt es auf der Erde ca. 1,386 Milliarden Kubikkilometer Wasser • 96,5% davon als Salzwasser • Nur 3,5% als Süßwasser, in all seinen Erscheinungsformen

5. Verteilung und Verfügbarkeit II • Verteilung auf einen Kubikmeter herunter gerechnet • Gesamtes Wasser der Erde 1m³ • 96,5% Salzwasser (0,965 m³ = 965 Liter) • 3,5% Süßwasser (0,035 m³ = 35 Liter) • 68,7% Eis (~0,024 m³ = 24 Liter) • 30,1% Grundwasser ( ~ 0,01 m³ = 10 Liter) • 0,9% Andere ( ~0,000315 = 0,315 Liter) • 0,3% Oberflächengewässer ( ~0,000105 m³ = 0,105 Liter)

6. Grafische Aufbereitung

7. Süßwasserverteilung

8. Gesamtansicht

9. Verweilzeit • Beschreibt die Zeit, die Wasser an einem Ort „verbringt“ . • Mathematisch definiert als t= V/Q • Zeitraum von Sekunden/Minuten bis zu tausenden Jahren

10. Verweilzeiten im Überblick Quelle http://www.hydroskript.de/html/_index.html?page=/html/hykp0201.html

11. Der Wasserkreislauf

12. Stationen des Wasserkreislaufes • Verdunstung • Transport in der Atmosphäre • Niederschläge • Rückfluss zum Meer

13. Bilanzierung des Wasserkreislaufes Quelle: http://www.geo.fu-berlin.de/fb/e-learning/pg-net/themenbereiche/hydrogeographie/wasserkreislauf/wasserkreislauf_ueberblick/wasserkreislauf_global/index.html

14. Die Wasserhaushaltsgleichung • Allgemeine Wasserhaushaltsgleichung • N = V + A + (R − B) • Betrachtung über einen langen Zeitraum • (R − B) = 0 ; N = V+A • Globale Betrachtung liefert ∑A = 0 • Globale Bilanz N = V

15. Niederschlag und Verdunstung I • Global gesehen N = V • Lokal betrachtet N≠V • Verhältnis von N zu V entscheidend für Prägung einer Region

16. Niederschlag und Verdunstung II • Humid: N > V ; kennzeichnend sind viele Flüsse und Seen, allgemein wasserreich • Arid: N < V ; wasserarme Gegenden, Wasserrücklagen (R) werden zur Wasserversorgung aufgebraucht • Nival: N→R ; Niederschlag bildet Wasserrücklagen in Form von Eis

17. Übersicht Arid & Humid

18. Niederschlagsereignisse

19. Niederschlagsereignisse • Was ist Niederschlag? • Was ist Regen? • Wie entsteht Regen? • Formen und Arten von Regen • Regenmessung • Regenrekorde

20. Was ist Niederschlag? • Als Niederschlag bezeichnet man Wasser, welches in Form von Regen, Hagel oder Schnee auf die Erde fällt. • Zu den Niederschlägen zählen aber ebenfalls Kondensationsprodukte, wie Tau oder Reif, welche sich auf Oberflächen bilden.

21. Was ist Regen? • Regen bezeichnet die flüssige Form des Niederschlags, welcher zum größten Teil aus Wasser besteht. • Er unterscheidet sich in seinem Auftreten nach Entstehung, Dauer, Intensität, Wirkung und geografischem Vorkommen.

22. Wie entsteht Regen? • Wolken entstehen, indem Wasserdampf in der Atmosphäre aufsteigt, im Verlauf des Aufstiegs abkühlt und bei erreichen des Taupunktes kondensiert. Solange genügend Auftrieb vorhanden ist, verdunstet und kondensiert das Innenleben der Wolke ohne merkliche Veränderung. Sind die sich bildenden Tropfen innerhalb der Wolke groß genug und der Auftrieb zu schwach, so durchbrechen die Tropfen die Wolkendecke und es beginnt zu regnen.

23. Regen • Beim Abregnen der Wolke werden neben Staubpartikeln auch Schadstoffe aus der Luft gewaschen, was sich in Form von saurem oder basischem Regen äußern kann. • Das in der Wolke gebundene Wasser kann Temperaturen von bis zu -40°C erreichen, ohne dabei zu gefrieren.

24. Formen und Arten von Regen • Steigungsregen • Konvektionsregen • Frontregen • Gefrierender Regen • Eisregen • Warmer Regen • Tropische Wirbelstürme • Monsun

25. Steigungsregen I • Steigungsregen entsteht an der windzugewandten Seite von Gebirgen oder Erhebungen, indem feuchte Luft aus dem Tal oder vom Meer den Berg anströmt und an ihm aufsteigt. Beim Aufstieg der Luft erfolgt eine trockenadiabatische Abkühlung um ca. 10°C/km. Sobald die rel. Luftfeuchte 100% beträgt, kühlt sich die Luft feuchtadiabatisch mit ca. 6°C/km ab.

26. Steigungsregen II • Beim Aufstieg der Luft kondensiert der Wasserdampf, bildet Wolken aus und regnet noch auf der Steigungsseite ab. Die ausgeregneten Luftmassen sinken nun wieder trockenadiabatisch über den Kamm und sorgen so für höhere Temperaturen im windabgewandten Tal, dem sogenannten Föhn.

27. Steigungsregen III http://www.diercke.de/bilder/omeda/800/1422E.jpg

28. Konvektionsregen I • Konvektionsregen entsteht durch große Mengen Wasserdampf, die durch starke Sonneneinstrahlung hervorgerufen werden. Wasserdampf steigt auf und kühlt sich ab. Sobald der Taupunkt erreicht ist, bilden sich Wolken und es kommt zu starken Regenfällen und Gewittern. • Dieser Regen kommt hauptsächlich in der innertropischen Konvergenzzone vor. Im Sommer kann er allerdings auch in unseren gemäßigten Breiten auftreten.

29. Konvektionsregen II http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.raonline.ch/images/edu/cli4/ITC_tropen01.gif&imgrefurl=http://www.raonline.ch/pages/edu/bio/bio_rainforest01c01a.html&usg=__wznIa2Uqz0LRr6dP7DSYHEJa9DA=&h=600&w=684&sz=67&hl=de&start=9&um=1&itbs=1&tbnid=v_cgV3

30. Frontregen I • Frontregen entsteht beim Zusammentreffen einer Kalt- mit einer Warmfront. • Dieser entwickelt sich in etwa so wie der Steigungsregen, mit dem Unterschied, dass beim Frontregen die Warmfront die Kaltfront als Kletterhilfe nutzt.

31. Frontregen II http://www.google.de/imgres?imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/thumb/6/65/Profil_einer_B%C3%B6enfront.png/450px-Profil_einer_B%C3%B6enfront.png&imgrefurl=http://de.wikipedia.org/wiki/B%25C3%25B6enfront&usg=__nOQ9_yhFAefBr-QDvYv29BnWhFU=&h=260

32. Gefrierender Regen • Bei gefrierendem Regen handelt es sich um Niederschlag, der beim Herabfallen zur Erde über dem Gefrierpunkt liegt. • Sobald er auf den unterkühlten Boden auftrifft, gefriert er und es kommt zur Eisbildung. • Dies führt auf der Straße zu Glatteis und an Flugzeugen zu vereisten Tragflächen.

33. Unterkühlter Regen • Unterkühlter Regen wird als Eisregen bezeichnet. • Bei dieser Form des Regens liegt die Temperatur des Niederschlags deutlich unter 0°C. Da allerdings die Kristallisationskeime fehlen, kann das Wasser nicht gefrieren. Sobald die Regentropfen auf eine Oberfläche treffen, gefriert das Wasser schlagartig.

34. Eisregen http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Icicles.jpg http://www.ad-hoc-news.de/bilder/wochenende-winter-in-deutschland-kaeltetoter-und-flugausfaelle-auto-unter-eispanzer-369496_0_320.jpg

35. Warmer Regen • Wird als warmer Niederschlag empfunden • Er entsteht dadurch, dass warme Luft mit einer hohen rel. Feuchtigkeit aufsteigt. Das Luftpaket kühlt sich beim Aufsteigen ab, die Wasserdampfkonzentration steigt an und erreicht den Taupunkt. Das Kondensat fällt dann durch den geringeren Aufstieg und die daraus resultierende geringere Abkühlung als warmer Regen zu Boden. • Auftreten Hauptsächlich in Tropen und Subtropen

36. Tropischer Wirbelsturm I • Hurrikan, Taifun und Zyklon werden nach ihrem globalen Auftreten als tropische Wirbelstürme beschrieben. Sie entstehen im Spätsommer, indem sich der über dem Meer entstehende Wasserdampf zu Wolken ausbildet. Die Wolken werden aufgrund der Corioliskraft etwa ab dem 5.Breitengrad in Rotation versetzt und bilden so die typische Form aus. Somit werden große Wassermassen vom Meer auf das Festland befördert.

37. Tropischer Wirbelsturm II http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Hurrikan-katrina-08-28-2005-1545z.jpg&filetimestamp=20050925124002

38. Monsun • Der Monsun beschreibt Steigungsregen im großen Rahmen. Er entsteht dadurch, dass Wassermassen im Bereich der ITC aufsteigen und durch den Passat auf das Festland getrieben werden. Durch die Neigung der Erdachse verschiebt sich die Konvergenzzone im Laufe des Jahres und führt so in unterschiedlichen Regionen der Erde zum Monsun.

39. Regenmessung • Regenmessung erfolgt mittels Auffangbehältern, welche in analoger oder digitaler Form verfügbar sind. Bei der Messung wird über eine Querschnittsfläche von meist 200 cm² der Regen aufgefangen und steigt in einem Messrohr je nach Gerät auf den tatsächlichen Niederschlag an, oder wird für eine fortgeschriebene Messung in festen Intervallen von 10 mm in einen Behälter abgekippt. Dabei wird ein Mechanismus betätigt, der den Niederschlag protokolliert. • 1 mm Niederschlag entspricht dabei einem Liter pro m².

40. Regenmessgeräte

41. Regenrekorde http://de.wikipedia.org/wiki/Niederschlag

42. Regenrekorde

43. Fragen?

44. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.